DE1513401B2 - Verfahren und schaltungsanordnung zur steuerung oder regelung der drehzahl eines an einem wechselstromnetz angeschlossenen elektromotors - Google Patents

Description

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gerät 5 zum Frequenzvergleich und zum Erzeugen der Erhöhung des Bremsmomentes entgegengewirkt

der Zündsignale einschaltbar sind. Der vom Ein- wird.

schaltaugenblick bis zum Stromnulldurchgang durch Die analoge Betrachtung ist bei einer in Fig. 4 die Schaltelemente 3 und den Motor 2 fließende dargestellten Lastverringerung anstellbar. Das nach Strom erzeugt dann das Motorantriebsmoment. Der s einer Lastverringerung zum Zeitpunkt y zu große An-Läufer des Motors 2 ist über eine Welle 6 mit dem triebsmoment beschleunigt den Motor, so daß die Läufer einer zusätzlichen Induktionsmaschine 7 ge- Meßfrequenz f_ist 18 kleiner wird. (Der Deutlichkeit kuppelt. Diese zusätzliche Induktionsmaschine 7 kann halber ist auch hier der ungestörte Verlauf der Meßentweder ein spezieller Tachogenerator oder eine frequenz 19 mit eingezeichnet.) Zwischen Netzandere kleine Maschine geringer Leistungsaufnahme ₁₀ frequenz f_N und /_/s, tritt eine solche Phasenverschiesein. Der Ständer der Induktionsmaschine 7 wird aus bung auf, daß die angeschnittene Stromhalbwellen 20 einem Frequenzgenerator 8 mit einem Strom einer und damit das neue Antriebsmoment kleiner werden. Steuerfrequenz f_Sil gespeist. Da die Induktions- Der Stromflußwinkel α muß sich also immer so maschine 7 von dem zu steuernden Motor 2 in Dreh- einstellen, daß bei einer durch die Steuerfrequenz /_{s/ 1} feldrichtung angetrieben wird, wirkt die Induktions- i₅ eingestellten Drehzahl It₁ das elektrische Antriebsmaschine 7 als Frequenzwandler, in dem die Steuer- moment gleich dem Bremsmoment ist. Eine etwaige frequenz/_Sil in eine der Netzfrequenz f_N gleiche, zu Differenz zwischen Antriebs- und Bremsmoment beihr aber phasenverschobene Frequenz schleunigt oder bremst den Motor so lange, bis sich

ein neuer Stromflußwinkel eingestellt hat und dieses

list ~ fsti~~fimech ~ In ₂₀ Differenzmoment dann verschwunden ist. Ein fre-

umgewandelt wird. (In der vorstehenden Gleichung quenzanalog gesteuerter Motor reagiert mithin auf

bedeutet /_imefA die entsprechend der Polzahl umge- eine Laständerung nicht mit einer bleibenden Dreh-

rechnete Drehzahl der Maschine.) zahländerung, sondern mit einer — als Folge der

In F i g. 2 ist eine der Schaltungsvorrichtung nach Stromflußwinkeländerung auch an der Motorwelle F i g. 1 entsprechende Vorrichtung dargestellt, in der 25 auftretenden — einmaligen Drehwinkeländerung,
der zu steuernde Motor 2 durch einen Drehfeld- Frequenzanalog gesteuerte Motoren neigen, ähnmotor 9 ersetzt ist. In jede zum Motor 9 geführte lieh wie Synchronmotoren, zum Pendeln. Diese Pen-Phase 10 sind in Antiparallelschaltung wieder Gleich- delungen sind sehr störend und müssen unterdrückt richterelemente 3, beispielsweise Thyristoren, einge- werden. Das gelingt, indem die Steuerfrequenz phaschaltet, deren Zündelektroden 4 ebenfalls durch 30 senrichtig mit dem Pendelsignal frequenz- oder pha-Zündsignale aus dem Steuergerät 5 einschaltbar sind. senmoduliert wird. Der Stromflußwinkel α wird bei-Der Übersichtlichkeit wegen sind die Verbindun- spielsweise dadurch verkleinert, daß sich die Drehgen a, b, c, d, e, g zwischen den Zündelektroden 4 zahl erhöht, oder aber er wird vergrößert, wenn sich und den Anschlüssen an das Steuergerät 5 aufge- die Drehzahl verringern will. Das zur Modulation trennt. 35 nötige Pendelsignal kann an sich aus einem zusätz-

Angenommen, der Strommittelwert der jeweils liehen Tachogenerator, der vom Motor angetrieben

beim Nulldurchgang von f_ist gezündeten angeschnit- wird, gewonnen werden. Einfacher ist es aber, dieses

tenen Stromhalbwellen 14 (F i g. 3, 4) reiche aus, um Pendelsignal direkt aus dem Steuergerät 5 zum Fre-

dem bremsenden mechanischen Moment ein äquiva- quenzvergleich und zum Erzeugen der Zündsignale

lentes elektrisches Moment bei der betrachteten Dreh- 40 zu gewinnen (F i g. 5), da es in dem (hier z. B. in

zahl /J₁ zu erzeugen. Nach einem Lastsprung — in Rechteckform) sowieso vorliegenden Stromflußwinkel-

F i g. 3 eine Lasterhöhung, die zum Zeitpunkt χ ein- signal 21 enthalten ist. Der Deutlichkeit halber wur-

tritt — wird der Motor im ersten Augenblick lang- den in Fig. 5 über einige Perioden die angeschnitte-

samer lauf en, da das aus den vorhergehenden ange- nen Stromhalbwellen 22 und die Meßfrequenz 25 über

schnittenen Stromhalbwellen erzeugte Antriebs- 45 den hier rechteckigen Stromflußwinkelsignalen 21 auf-

moment kleiner als das neue Bremsmoment ist. Da- gezeichnet.

her vergrößert sich die Meßfrequenz 15 Aus diesen Rechtecksignalen mit konstanter Amplitudenhöhe Uß kann mittels eines einfachen RC-

fist — lsi 1 ~~ fmech Tiefpasses 23 das Pendelsignal Δ η = F(J) 24 gewonderart, daß — ehe ein Phasensprung zwischen Netz- 50 nen und dem frequenzmodulierbaren Steuerfrequenzfrequenz f_N und f_ist auftritt — der Stromflußwinkel generator8 (Fig. 1, 2) oder einem elektrisch steuergrößer wird. (Stromhalbwelle 17; der Deutlichkeit baren Phasenschieber 26 (Fig. 6, 7) (hier z. B. ein in halber wurde der ungestörte Verlauf der Meßfrequenz die Ist-Frequenzleitung zwischen Induktionsmaschine 7 16 mit eingezeichnet.) und frequenzvergleichendem Steuergerät 5 eingebau-

Die Vergrößerung des Stromflußwinkels α bedeutet 55 ter monostabiler Kippschalter mit steuerbarer Eigeneine Erhöhung des Antriebsmomentes — womit also zeit) zugeführt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 ■ · ■ ■ 2 ·' ' ■■-■■■ für die steuerbaren Gleichrichter verbunden ist sowie Patentansprüche: auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

1. Verfahren zur Steuerung oder Regelung der Ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung der Drehzahl eines an einem Wechselstromnetz über 5 genannten Art sind aus der deutschen Patentschrift steuerbare Gleichrichter angeschlossenen Elektro- 654 341 bekannt. Sie dienen dort nicht nur zur Steuemotors, dessen Läufer den Rotor einer als Fre- rung und Regelung der Drehzahl jedes Elektroquenzwandler arbeitenden, als Schleifringläufer motors, sondern auch zur Aufrechterhaltung des relaausgebildeten Induktionsmaschine in Drehfeld- tiven Gleichlaufs zwischen den Motoren. In der richtung antreibt, deren erste Wicklung aus to Praxis hat sich jedoch herausgestellt, daß auf diese einem Steuerfrequenzgeber mit einem Strom Weise geregelte Motoren zu unerwünschten Drehvariabler Frequenz gespeist ist und deren zweite zahlpendelungen neigen.

Wicklung mit einem Steuergerät zur Bildung von Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher,

entsprechend dem Stromflußwinkel zeitlich ver- das Verfahren der eingangs genannten Art dahin-

schobenen Zündsignalen für die steuerbaren 15 gehend zu verbessern, daß solche Drehzahlpendelun-

Gleichrichter verbunden ist, dadurch ge- gen unterdrückt werden.

kennzeichnet, daß von Drehzahlpendelun- Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsge-

gen ein Signal zur Frequenzmodulation der Span- maß entweder dadurch, daß von Drehzahlpendelun-

nung des Steuerfrequenzgebers abgeleitet wird. gen ein Signal zur Frequenzmodulation der Spannung

2. Verfahren zur Steuerung oder Regelung der 20 des Steuerfrequenzgebers abgeleitet wird oder daß Drehzahl eines an einem Wechselstromnetz über von Drehzahlpendelungen ein Signal zur Phasensteuerbare Gleichrichter angeschlossenen Elektro- modulation der Spannung des Steuerfrequenzgebers motors, dessen Läufer den Rotor einer als Fre- oder der dem Steuergerät zugeführten Spannung des quenzwandler arbeitenden, als Schleifringläufer Frequenzwandlers abgeleitet wird,
ausgebildeten Induktionsmaschine in Drehfeld- 25 Dabei kann als Modulationssignal die Spannung richtung antreibt, deren erste Wicklung aus einem einer mit dem Motor gekuppelten Tachometer-Steuerfrequenzgeber mit einem Strom variabler maschine dienen, oder es können Mittel zur Bildung Frequenz gespeist ist und deren zweite Wicklung einer zeitlichen Folge von rechteckförmigen Strommit einem Steuergerät zur Bildung von ent- flußwinkelsignalen mit konstanter Amplitude und sprechend dem Stromflußwinkel zeitlich verscho- 30 dem jeweiligen Stromflußwinkel entsprechender Breite benen Zündsignale für die steuerbaren Gleich- vorgesehen sein, wobei diese Signalfolge einem Tiefrichter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, paß zugeführt wird, dessen Ausgangssignal als Modudaß von Drehzahlpendelungen ein Signal zur lationssignal verwendet wird.

Phasenmodulation der Spannung des Steuerfre- Mit diesen angegebenen Maßnahmen wird der

quenzgebers oder der: dem Steuergerät zugeführ- 35 Vorteil erreicht, daß Drehzahlpendelungen vermieden

ten Spannung des Frequenzwandler abgeleitet werden.

wird. Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeich-

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erVerfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- läutert. Darin zeigt

kennzeichnet, daß als Modulationssignal die Span- 40 F i g. 1 ein Blockschaltbild zur Steuerung einer

nung einer mit dem Motor gekuppelten Tacho- Universalmaschine, wobei eine Pendelungsdämpfung

metermaschine dient, mittels der Frequenzmodulation des Steuerfrequenz-

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des signals erfolgt,

Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- F i g. 2 ein Blockschaltbild zur Steuerung einer Inkennzeichnet, daß Mittel zur Bildung einer zeit- 45 duktionsmaschine ■ (Kurzschluß- oder Schleifringlichen Folge von rechteckförmigen Stromfluß- läufer), wobei eine Pendelungsdämpfung mittels der winkelsignalen mit konstanter Amplitude und Frequenzmodulation des Steuerfrequenzsignals erdem jeweiligen Stromflußwinkel entsprechender folgt,

Breite vorgesehen sind und daß diese Signalfolge Fig. 3 und 4 eine Prinzipzeichnung der selbst-

einem Tiefpaß (23) zugeführt ist, dessen Aus- 50 tätigen Einreguliemng der Stromzeitfläche nach einem

gangssignal als Modulationssignal verwendet ist. Lastsprung,

F i g. 5 die Gewinnung des Pendelsignals aus dem Stromflußwinkelsignal,

Fig. 6 ein Blockschaltbild entsprechend Fig. 1

'■■'■ ■ ■ 55 zur Steuerung einer Universalmaschine, wobei die

; ■·1 ·.;■■■■ Pendelungsdämpfung durch Phasenmodulation des

'......· Ist-Frequenzsignals erfolgt, und

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur F i g. 7 das Blockschaltbild nach F i g. 2 mit der

Steuerung oder Regelung der Drehzahl eines an einem Abwandlung, daß die Pendelungsdämpfung durch

Wechselstromnetz über steuerbare Gleichrichter an- 6° Phasenmodulation des Ist-Frequenzsignals vorgenom-

geschlossenen Elektromotors, dessen Läufer den men ist.

Rotor einer als Frequenzwandler arbeitenden, als In dem in F i g. 1 dargestellten Stromkreis 1 eines Schleifringläufer ausgebildeten Induktionsmaschine in an ein Wechselstromnetz angeschlossenen Universal-Drehfeldrichtung antreibt, deren erste Wicklung aus motors 2 sind in Antiparallelschaltung Gleichrichtereinem Steuerfrequenzgeber mit einem Strom variabler 65 elemente 3, beispielsweise Thyristoren, eingeschaltet. Frequenz gespeist ist und deren zweite Wicklung mit Die Gleichrichterelemente 3 dienen dabei als Schaleinem Steuergerät zur Bildung von entsprechend dem ter, da ihre Zündelektroden 4 durch Zündsignale aus Stromflußwinkel zeitlich verschobenen Zündsignalen einem vorzugsweise elektronisch arbeitenden Steuer-